水平摘锭式采棉机采摘机构运动学及动力学研究

水平摘锭式采棉机摘锭采摘机理的研究水平摘锭式采棉机摘锭采摘机理的研究摘要：水平摘锭式采棉机是一种在棉花采摘中广泛应用的重要设备。

本文对水平摘锭式采棉机的摘锭采摘机理进行了深入研究。

通过分析摘锭采摘机理的工作过程、主要构件及其协同工作关系，研究了摘锭采摘的效率和负荷对摘锭机的性能影响，同时探讨了摇臂、滑面、摘锭机构以及电控系统的设计优化。

结果表明，水平摘锭式采棉机具有高效率、低能耗、优质采摘等优点，对改进棉花采摘工艺具有重要意义。

关键词：水平摘锭式采棉机；摘锭机理；效率；负荷；设计优化一、引言棉花是重要的纺织原料之一，采摘是棉花后处理的重要环节。

近年来，水平摘锭式采棉机在棉花采摘领域得到了广泛的应用。

摘锭采摘机理是水平摘锭式采棉机正常工作的核心。

本研究旨在深入分析摘锭采摘机理，提高抓取棉铃和脱板的效果，优化水平摘锭式采棉机的性能和工作效率。

二、摘锭采摘机理的工作过程水平摘锭式采棉机是通过摇臂、滑面和摘锭机构实现棉花采摘的。

摘锭采摘机理的工作过程主要包括：摘锭机构的摆动、滑槽的张开、棉铃的抓取和脱板等步骤。

具体操作如下：1. 摘锭机构的摆动：水平摘锭式采棉机的摘锭机构由电机驱动，通过连杆机构实现摆动。

摘锭机构根据摇臂的摆动角度和频率来实现摘锭的动作。

2. 滑槽的张开：滑槽是摘锭机构上的关键部件，通过张开和闭合来控制棉铃的抓取和脱板。

当摇臂摆动到最高点时，滑槽张开，棉铃被抓取；当摇臂摆动到最低点时，滑槽闭合，棉铃被脱板。

3. 棉铃的抓取：摘锭机构通过滑槽的张开，使摘锭与棉铃接触并抓取。

摘锭的形状和尺寸对抓取效果有重要影响，需要保证摘锭与棉铃的接触面积和力度。

4. 脱板：当摇臂摆动到最低点时，滑槽闭合，棉铃被脱离植株。

需要保证脱板的稳定性和及时性，以避免对植株和棉铃的损伤。

三、摘锭采摘的效率和负荷对摘锭机的性能影响摘锭采摘的效率和负荷是评估水平摘锭式采棉机性能的重要指标。

摘锭采摘的效率主要受到摇臂角度、摇臂频率和摘锭机构参数的影响。

采棉机摘锭控形控性分析
刘海初;王兴昌;余松林;刘寒寒
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2024(53)2
【摘要】对采棉机摘锭的工作过程进行分析,通过数学建模确定采棉和脱棉过程中摘锭钩齿几何参数对籽棉所受摘锭摩擦力的影响;在籽棉缠绕阶段,对摘锭与籽棉间弹塑性摩擦受力进行分析,建立摘锭锥面截面圆曲率半径与籽棉受摘锭摩擦力的数学关系;将摘锭简化成悬臂梁,建立力学模型确定强度最低锥面截面直径与摘锭锥面几何参数的数学关系;采用ANSYS对3种常见基材摘锭进行有限元分析,进一步确定不同材料对摘锭强度的影响,验证锥面曲率半径对籽棉采摘摩擦力的影响。

研究结果为国产摘锭进一步控形控性多目标优化设计奠定理论基础。

【总页数】6页(P123-128)
【作者】刘海初;王兴昌;余松林;刘寒寒
【作者单位】新疆工程学院机电工程学院;新疆工程学院工程技能实训学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.水平摘锭式采棉机采棉装置及关键部件分析
2.基于ADAMS的水平摘锭式采棉机采棉滚筒运动仿真分析
3.水平摘锭式采棉机采棉滚筒的运动学分析
4.水平摘锭
式采棉机摘锭采棉的缠绕模型研究5.水平摘锭式采棉机的摘锭磨损因素分析与研究
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第六章全文总结及展望本文工作是围绕水平摘锭滚筒式采棉机中的核心部件——水平摘锭开展的，其目的是依据目前在新疆市场以及国外广泛使用的水平摘锭采棉机，通过对国内外采棉机研究情况的收集和实地测量数据的收集，构建出水平摘锭的各种参数。

对水平摘锭进行力学分析，得到优化的摘锭结构尺寸、安装位置；在理论分析的基础上设计出水平摘锭部件，生成了三维模型和二维工程图；对采棉滚筒部件进行基于虚拟样机技术的运动仿真分析，得到了具有实际意义的各种速度数据，为以后国内设计出具有自主知识产权的水平摘锭提供理论依据，使相关企业尽早设计制造出适应性好、成本低的水平摘锭及采棉滚筒，加快新疆地区植棉产业化、全程机械化的进程。

6.1 结论本文的主要内容和结论简要地概括如下：1、水平摘锭研究具有较大的现实意义，基于虚拟样机技术的产品设计与研究，可以加快产品的开发，促进农业机械行业的快速发展。

2、通过理论分析和实地测量数据，得到了合理的方案和结构形式。

3、对水平摘锭进行力学分析，得到了优化的摘锭结构尺寸和安装位置参数。

4、通过对参数的优化和方案的筛选，构建了水平摘锭部件的数字样机模型。

5、在虚拟样机的基础上对采棉滚筒进行运动学仿真分析，得到了不同的采摘速度比系数和轨迹曲线。

6、在建立虚拟模型和仿真分析过程中，对Pro/E、ADAMS等软件进行消化吸收，总结出一些体会和技巧。

6.2 展望随着经济贸易全球化的发展，要想在竞争日趋激烈的市场上取胜，缩短开发周期，提高产品质量，降低生产成本以及对市场的灵活反应已成为竞争者追求的目标。

谁早推出产品，谁就占有市场。

然而，传统的设计与制造方式无法满足这些要求，近年来，计算机辅助设计和虚拟制造技术的迅速发展，使现代产品设计上到了一个全新的台阶，工程技术人员依靠计算机技术和软件技术，通过计算机构造数字化产品并在虚拟环境中模拟各种真实情况，可以准确预测产品的性能。

作为农业机械的采棉机的研制，在国外已经有一百多年的历史，我国也有近50年的时间，由于多种原因我们没有坚持进行研究。

采棉机采摘滚筒运动规律的研究龚睫凯，孙文磊，李小利(新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047)摘要：针对我国采棉机的发展现状，着重对水平摘锭式采棉机的采摘原理及运动规律进行研究，建立运动仿真整体模型；在运动仿真模块中得到导向槽轮廓线，提取轮廓线数据；在M at l ab的基础上对所提取的数据进行处理，应用其得出的函数表达式在三维建模软件中进行重建。

在运动仿真模块中，得出水平摘锭在整个采摘运动过程中的位移、速度和加速度曲线波动图，并对其进行探讨分析，为研究采摘滚筒水平摘锭采摘运动规律提供有益的参考。

关键词：采摘滚筒；采棉机；运动仿真；M at l a b中图分类号：s225．91+1文献标识码：A文章编号：1003—188×【2012)06—0038_050引言新疆作为棉花产业的一个大省，地形比较平坦，自然少不了机采棉的普及。

但是，我国机采棉的采摘技术不是很成熟，特别是关键部件的研究还比较欠缺，缺乏自主产权，如水平摘锭和导向槽关键部件的研究，一直是有待解决的难题。

这些零部件依赖于进口，费用较高，由此抑制了机采棉技术在新疆棉花产业中的广泛推广。

导向槽是水平式采棉机采摘滚筒中的关键部件，是决定棉花采摘过程的重要部件，也是决定棉花采摘效率和采摘运动规律的核心因素。

在这里，运用三维数字化建模、虚拟装配、运动仿真模块以及M A T LA B仿真技术，对采棉滚筒的关键部件导向槽和采摘运动规律进行研究分析，推导出导向槽轮廓函数表达式，并对采摘滚筒运动规律进行研究。

1水平摘锭式棉花采摘滚筒的采摘原理采棉机在前进过程中，采摘头扶导器将整棉株导人棉花采摘室，棉株在棉花采摘室被挤压，高速旋转着的水平摘锭按照采摘运动轨迹伸出或退出栅板；当水平摘锭伸进栅板时，摘锭垂直插入被采摘室挤压的棉株，摘锭上的三排锥形钩齿勾住棉花纤维，旋转的摘锭将勾住的棉花纤维缠绕在摘锭锥面上，并将其从开裂的棉铃中拉出来；接着，摘锭退出棉花采摘室，进收稿日期：2010一07—24基金项目：新疆自治区科技攻关项目(200932118)作者简介：龚睫凯(1987一)，男，湖南永州人。

105中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.08 （上）1 研究背景与意义采棉机在全国得到普及，尤其是新疆地区，水平摘锭式采棉机十分普及。

采棉机的采摘性能不仅与采棉机上的核心部件采摘头有关，还与采棉机的作业速度和棉花品种有直接的关系。

但目前，采棉性能的测试易受采棉时段和天气好坏的影响，不易探讨采棉机核心部件采摘头、不同棉花品种、采棉机行进速度三者与棉花采净率的关系，若针对采棉机进行采摘性能影响因素的探讨试验，每次测试都将耗费大量人力财力，因此结合新疆棉花“矮、早、密”的机采棉种植模式，研制一种可室内运行、工作稳定可靠、实验参数可调可控、操作简单方便的水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台。

为水平摘锭式采摘头的性能检测、工作状态监测、工作参数及结构参数优化提供技术支持。

2 水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台结构组成水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台主要由机械部分（包括采摘头悬挂调节装置、棉株传输装置、风机）、采摘头动力提供部分（动力传输装置）、测控系统（包括测控软件、动力电柜箱、工控机）组成，如图1所示。

其各部件主要作用如下（图1）：采摘头悬挂调节装置用于悬挂采摘头，并保证其距离棉株传输装置高度为10～5cm；动力传输装置固定于采摘头悬挂调节装置上端调整版上，用于与采摘头主轴相连，为采摘头提供工作所需转速与动力；棉株传输装置，用于夹持与传输棉株；风机用于提供采摘头采摘后棉花收集时所需的风力；动力电柜箱内装有变频器、PLC 等电气元件，用于控制动力传输装置、风机、棉株传输装置中配备的电机转速；工控机与电柜箱相连，用于远程控制试验台中电机转速，并对采摘头工作中转速转矩进行实时监控。

3 水平摘锭式采摘头性能综合测试试验台工作原理工作时，棉株夹持装置将棉株固定在棉株传输装置的传送皮带上，工控机通过电柜箱远程调控棉株传输台传输速度与采摘头工作速度，以完成采摘头田间行进速度与采摘速度的真实模拟，并通过株传输台传输速度与采摘头工作速度比值的选配，以实现采摘头田间工况的真实模拟。

采棉机水平摘锭材料元素分布研究-基于扫描电镜／能谱分析吴蓓;张立新;左玉婷;魏敏【摘要】利用带有能谱的扫描电镜对国内生产摘锭和以色列进口摘锭的表面镀层和基体进行了微观结构观察和元素分析。

实验结果表明：国产和进口摘锭的镀层均为铬层，但进口摘锭镀铬厚度远大于国产摘锭，且基体内夹杂元素分布数量和种类均有差异，这些都是国产摘锭机械性能低于进口摘锭的影响因素。

通过对国内外摘锭材料的对比分析，为提高国产摘锭质量提供了参考依据。

%The structure and element of the domestic spindle and the imported spindle were analyzed by SEM and EDS . The result shows that the composition of the two spindles ’ surface coating is Chromium , but the imported spindle ’ s Chrome thickness is much larger than the domestic one ,the morphological structure and elements of the domestic spindle and the imported spindle are very different , and this measure can be used for the analysis of domestic spindle ’ s mechani-cal performance lower than imports one ’ s.Through the contrast of two spindle materi als , provide reference to improve the quality of domestic spindle .【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】5页(P174-178)【关键词】摘锭;采棉机;扫描电镜;X射线能谱;元素分析【作者】吴蓓;张立新;左玉婷;魏敏【作者单位】石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子 832003;石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子 832003;北京有色金属研究总院，北京 100088;石河子大学机械电气工程学院，新疆石河子 832003【正文语种】中文【中图分类】S225.91+1;TG1150 引言新疆是我国最大的产棉区，采棉已基本实现了机械化[1]。

水平摘锭式采棉机工作原理
水平摘锭式采棉机是一种现代化的农业机械，其工作原理是通过机械运动使植物的种子（如棉花）脱离其主体，并进行分类和收集。

该机器被广泛应用于棉花的生产和加工领域，它弥补了许多传统劳动方式的不足，提高了效率和质量。

该机器的工作过程可以分为三个步骤：脱离、分类和收集。

首先，不同的机器会有不同的脱离方法，但大多数机器都采用类似于弧形铲子的装置，将棉花撕离并披散在采棉室。

然后，运用空气和重力对棉花进行分类，使得粗棉花被筛选出去，而细棉花被收集。

最后，细棉花会被输送到收集部位，然后压缩、打包。

在整个过程中，机器需要成批地处理棉花，因此它通常被安装在棉田上方，以方便人们将采集到的棉花直接投放到机器上。

此外，机器还需要定期进行维护和清洁，以确保其正常运行和长期使用。

总的来说，水平摘锭式采棉机具有高效、节省时间和劳动力等优点，在农业生产中起到了重要的作用。

随着科技的不断进步，该机器也越来越智能化和自动化，为棉花生产带来了更多的便利和效益。

《胶棒滚筒式摘锭采棉机原理的研究》项目进展报告一、年度计划要点和调整情况（一）项目年度研究要点1）收集资料，理论分析，确定采摘头总体布局方案。

2）确定采摘头零部件基本结构、尺寸参数、布局形式。

3）使用三维软件建立采摘头虚拟样机模型，进行结构干涉、运动学分析，验证结构合理性。

（二）调整情况按计划任务书执行，无调整二、研究工作主要进展和阶段性成果（一）研究工作主要进展1）种植模式、棉花主要特征调查及采集分析，确定胶棒滚筒式摘锭技术要求及工作原理，确定总体布局方案（1）机采棉种植模式通过调研兵团主要植棉区，目前各地机采棉主要种植模式：采用气吸式精量播种机播种，（66+10）cm或（68+8）cm的机采棉带状种植方式，666.7m2保苗1.7万株左右，各地略有不同。

（2）采棉机作业时对机采棉品系主要要求第1果枝结铃部位距地面15cm以上, 棉杆高度在65～85cm（采用人工、机械打顶及化控），脱叶剂使用7~10天后，脱叶率达75%以上。

（3）机采棉品系植株特性机采棉品种及地块选择：选取石河子石总场、农八师149团、150团等三地块作为采样区，以当前主要机采棉品种早26进行采样测试。

取样方法：在各团场随机选一地块。

沿地块长宽方向对边的中点线连十字线，把地块划成4块, 随机选对角的2块作为检测样本。

检测点位置选择：沿检测样本的对角线，从地角算起以1/4、3/4点处为测点，确定出4个检测点的位置，再加上两个检测样本的交点，得到5个测点。

在检测样本内临近测点的区域内选取5点，每点采样一米长度内的两个窄行棉株。

通过计算平均值，对早26棉花主要特性进行的测试内容及结果见表1。

表1 早26棉花主要测试内容及测试结果测试内容测试结果窄行间距(mm) 100宽行间距(mm) 660株距(mm) 10棉茎高度（子叶节以上至棉花顶部）(mm) 601棉茎直径（子叶节5cm处）(mm) 8.26下部棉桃位置(mm) 155平均每株棉桃个数(个) 5.79平均每株开铃(个) 5.25平均每株半开铃(个) 0.46平均每株闭铃(个) 0.08每亩理论株数（株）17544单铃重(g) 4.583亩产(kg) 360.0棉桃质量(g) 18.44铃壳质量(g) 1.75吐絮率(%) 90.67开铃尺寸(mm) 60~80半开铃尺寸(mm) 35~45闭铃尺寸(mm) 25~35棉铃沿主茎分布位置(mm) 200~800空果枝率(%) 21.57%（4）胶棒滚筒式摘锭技术要求及工作原理，采摘头总体布局方案通过对目前主要类型采棉机的分析对比（见基金申报书），确定本项目主要设计要求及工作原理及总体布局方案如下。